数据结构栈求解迷宫问题C语言版

数据结构栈求解迷宫问题(C语言版)

/*

数据结构C语言版栈求解迷宫问题

P50-52 利用栈求解迷宫问题

编译环境：Dev-C++ 4.9.9.2

日期：2011年2月12日

*/

/***************头文件**********************/

// 迷宫坐标位置类型

typedef struct

{

int x; // 行值

int y; // 列值

}PosType;

#define MAXLENGTH 25 // 设迷宫的最大行列为25

typedef int MazeType[MAXLENGTH][MAXLENGTH]; // 迷宫数组[行][列]

typedef struct // 栈的元素类型

{

int ord; // 通道块在路径上的＂序号＂

PosType seat; // 通道块在迷宫中的＂坐标位置＂

int di; // 从此通道块走向下一通道块的＂方向＂(0～3表示东～北) }SElemType;

// 全局变量

MazeType m; // 迷宫数组

int curstep=1; // 当前足迹,初值为1

#define STACK_INIT_SIZE 10 // 存储空间初始分配量

#define STACKINCREMENT 2 // 存储空间分配增量

// 栈的顺序存储表示P46

typedef struct SqStack

{

SElemType *base; // 在栈构造之前和销毁之后，base的值为NULL SElemType *top; // 栈顶指针

int stacksize; // 当前已分配的存储空间，以元素为单位

}SqStack; // 顺序栈

/****************实现************************/

// 构造一个空栈S

int InitStack(SqStack *S)

{

// 为栈底分配一个指定大小的存储空间

(*S).base = (SElemType *)malloc(STACK_INIT_SIZE*sizeof(SElemType)); if( !(*S).base )

exit(0);

(*S).top = (*S).base; // 栈底与栈顶相同表示一个空栈

(*S).stacksize = STACK_INIT_SIZE;

return 1;

}

// 若栈S为空栈（栈顶与栈底相同的），则返回1，否则返回0。int StackEmpty(SqStack S)

{

if(S.top == S.base)

return 1;

else

return 0;

}

// 插入元素e为新的栈顶元素。

int Push(SqStack *S, SElemType e)

{

if((*S).top - (*S).base >= (*S).stacksize) // 栈满，追加存储空间{

(*S).base = (SElemType *)realloc((*S).base ,

((*S).stacksize + STACKINCREMENT) * sizeof(SElemType));

if( !(*S).base )

exit(0);

(*S).top = (*S).base+(*S).stacksize;

(*S).stacksize += STACKINCREMENT;

}

*((*S).top)++=e;

// 这个等式的++ * 优先级相同，但是它们的运算方式，是自右向左

return 1;

}

// 若栈不空，则删除S的栈顶元素，用e返回其值，并返回1；否则返回0。int Pop(SqStack *S,SElemType *e)

{

if((*S).top == (*S).base)

return 0;

*e = *--(*S).top;

// 这个等式的++ * 优先级相同，但是它们的运算方式，是自右向左

return 1;

}

// 定义墙元素值为0,可通过路径为1,不能通过路径为-1,通过路径为足迹

// 当迷宫m的b点的序号为1(可通过路径)，return 1; 否则，return 0。

int Pass(PosType b)

{

if(m[b.x][b.y]==1)

return 1;

else

return 0;

}

// 使迷宫m的a点的序号变为足迹(curstep)，表示经过

void FootPrint(PosType a)

{

m[a.x][a.y]=curstep;

}

// 根据当前位

置及移动方向，返回下一位置

PosType NextPos(PosType c,int di)

{

PosType direc[4]={{0,1},{1,0},{0,-1},{-1,0}}; // {行增量,列增量}

// 移动方向,依次为东南西北

c.x+=direc[di].x;

c.y+=direc[di].y;

return c;

}

// 使迷宫m的b点的序号变为-1(不能通过的路径)

void MarkPrint(PosType b)

{

m[b.x][b.y]=-1;

}

// 算法3.3 P51

// 若迷宫maze中存在从入口start到出口end的通道，则求得一条// 存放在栈中(从栈底到栈顶)，并返回1；否则返回0

int MazePath(PosType start,PosType end)

{

SqStack S;

PosType curpos;

SElemType e;

InitStack(&S);

curpos=start;

do

{

if(Pass(curpos))

{

// 当前位置可以通过，即是未曾走到过的通道块

FootPrint(curpos); // 留下足迹

e.ord=curstep;

e.seat.x=curpos.x;

e.seat.y=curpos.y;

e.di=0;

Push(&S,e); // 入栈当前位置及状态

curstep++; // 足迹加1

if(curpos.x==end.x&&curpos.y==end.y) // 到达终点(出口) return 1;

curpos=NextPos(curpos,e.di);

else

{

// 当前位置不能通过

if(!StackEmpty(S))

{

Pop(&S,&e); // 退栈到前一位置curstep--;

// 前一位置处于最后一个方向(北)

while(e.di==3&&!StackEmpty(S)) {

MarkPrint(e.seat); // 留下不能通过的标记(-1) Pop(&S,&e); // 退回一步

curstep--;

}

if(e.di<3) // 没到最后一个方向(北)

{

e.di++; // 换下一个方向探索

Push(&S,e);

curstep++;

// 设定当前位置是该新方向上的相邻块curpos=NextPos(e.seat,e.di);

}

}

}

}while(!StackEmpty(S));

return 0;

}

// 输出迷宫的结构

void Print(int x,int y)

{

int i,j;

for(i=0;i<x;i++)

{

for(j=0;j<y;j++)

printf("%3d",m[i][j]);

printf("\n");

}

}

int main()

PosType begin,end;

int i,j,x,y,x1,y1;

printf("请输入迷宫的行数,列数(包括外墙)：(空格隔开)");

scanf("%d%d", &x, &y);

for(i=0;i<x;i++) // 定义周边值为0(同墙)

{

m[0][i]=0; // 迷宫上面行的周边即上边墙

m[x-1][i]=0;// 迷宫下面行的周边即下边墙

}

for(j=1;j<y-1;j++)

{

m[j][0]=0; // 迷宫左边列的周边即左边墙

m[j][y-1]=0;// 迷宫右边列的周边即右边墙

}

for(i=1;i<x-1;i++)

for(j=1;j<y-1;j++)

m[i][j]=1; // 定义通道初值为1

printf("请输入迷宫内墙单元数：");

scanf("%d",&j);

printf("请依次输入迷宫内墙每个单元的行数,列数：(空格隔开)\n");

for(i=1;i<=j;i++)

{

scanf("%d%d",&x1,&y1);

m[x1][y1]=0; // 定义墙的值为0

}

printf("迷宫结构如下:\n");

Print(x,y);

printf("请输入起点的行数,列数：（空格隔开）");

scanf("%d%d",&begin.x,&begin.y);

printf("请输入终点的行数,列数：（空格隔开）");

scanf("%d%d",&end.x,&end.y);

if(MazePath(begin,end)) // 求

得一条通路

{

printf("此迷宫从入口到出口的一条路径如下:\n"); Print(x,y); // 输出此通路

}

else

printf("此迷宫没有从入口到出口的路径\n");

system("pause");

return 0;

}

/*

输出效果：

请输入迷宫的行数,列数(包括外墙)：(空格隔开)5 5

请输入迷宫内墙单元数：2

请依次输入迷宫内墙每个单元的行数,列数：(空格隔开)

1 2

3 2

迷宫结构如下:

0 0 0 0 0

0 1 0 1 0

0 1 1 1 0

0 1 0 1 0

0 0 0 0 0

请输入起点的行数,列数：（空格隔开）1 1

请输入终点的行数,列数：（空格隔开）3 3

此迷宫从入口到出口的一条路径如下:

0 0 0 0 0

0 1 0 1 0

0 2 3 4 0

0 1 0 5 0

0 0 0 0 0

请按任意键继续. . .

*/